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来源:KU体育    发布时间:2024-03-13 13:47:13
产品说明:

  ,是指能阻滞热流传递的材料或材料复合体,又称热在允许电压下不导电的材料。其导热系数一般小于0.174W/(m·K),表观密度应小于1000kg/m³。

  隔热材料的种类很多,传统绝热材料,如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等,新型绝热材料,如气凝胶毡、真空板等。隔热材料按隔热原理可大致分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。

  根据隔热机理和隔热方式的不同,隔热可大致分为阻隔性隔热、反射隔热及辐射隔热三类。

  热传递是通过对流、辐射及热传导三种途径来实现的。阻隔性隔热通过对热传递的显著阻抗性实现隔热。

  为实现隔热,采用低导热系数的组合物或在涂膜中引入导热系数极低的空气可获得良好的效果,这就是阻隔性隔热涂料研制的基本依据。材料导热系数的大小是材料隔热能力的决定因素,导热系数越小,保温隔热性能就越好。

  应用最广泛的阻隔性隔热涂料是硅酸盐类复合涂料。主要由海泡石、蛙石、珍珠岩粉等多孔性无机隔热骨料、无机及有机粘结剂及引气剂等助剂组成。

  多孔隔热材料具备气孔率高、体积密度小、热导率低等特性,能够有效阻隔热量的传递。隔热原理是通过材料本身非常多的密闭小孔中的空气或惰性气体对热量具有非常好的慢导性,使得材料本身随外在气温变化而非常缓慢的变化,最终达到保温效果。

  首先,绝大多数气体的导热系数都远低于密实固体材料的导热系数。如室温下空气的导热系数仅为0.026W/m·K,远低于固体的导热系数。疏松多孔的结构中得以填充导热系数更低的气体,只要孔隙尺寸得当,可通过气体的低导热系数来提升整体的隔热能力。

  其次,疏松多孔结构还提供了大量界面,为阻隔热量的愉快前进挖了很多坑。当热量从高温面传向低温面时,在遇到气孔之前,为固体内部的热传导;碰到气孔之后,传热路线) 一条路线仍然通过固体骨架进行热传导,但其传导方向发生改变,传导路径的长度也大大增加。

  (2) 另外一条路线是通过孔隙内的气体进行传热,包括:高温固体表面对气体的辐射与对流传热→气体自身的导热和对流传热→高温气体对低温固体壁面的辐射和对流传热,以及高温固体表面与低温固体表面之间的辐射传热。

  最后,疏松多孔结构中的有关气体自身导热和对流换热,以及辐射换热均有很多进一步阻隔乃至消除的手段。

  要设计出性能优异的绝热材料,需要严酷地削弱上述所有的环节的传热能力。这里不得不提到众多绝热材料中的一朵奇葩——气凝胶(Aerogel)!在削弱所有的环节的传热能力方面,气凝胶绝对是个狠角色。

  气凝胶内部的孔隙尺寸主要分布在介孔范围(2~50nm)。众多资料表明,当孔隙直径小于空气分子的平均自由程(~50nm)时,气体将不再流动,而是相对地附着在孔隙壁面上,此时对流换热将被抑制。同时,由于材料体积密度极低,内部有巨量的纳米级孔隙,提供了无数的反射界面和散热微粒。再加上在热辐射吸收方面对材料来改性(如添加遮光剂),大幅削弱了材料内部孔隙中的辐射传热。

  有读者可能会出现疑问,气凝胶可以看作是固体材料与气体的“混合物”,那它的导热系数能做到比其所填充的气体的导热系数更低?

  值得说明的是,上面提到的孔隙部分的对流传热,以及气体的自身导热,都不一定必然存在。主要看你愿不愿意把事情做绝----把孔隙中的气体全部抽走,再将材料密封起来,做成真空绝热板(Vacuum Insulation Panel, VIP)。这才是绝热材料界的终极大佬!

  任何物质都具有反射或吸收一定波长的太阳光的性能。由太阳光谱能量分布曲线可知,

  绝大部分处于可见光和近红外区400-1800nm范围。在该波长范围内反射率越高,涂层隔热效果就越好。因此通过选择正真适合的树脂、金属或金属氧化物填料及生产的基本工艺,可制得高反射率的涂层,反射太阳热,以达到隔热的目的。反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的,最早使用的是薄片状铝粉,到后来的金属氧化物,到现在的纳米材料。导电性能好的金属如铜、铝、银拥有非常良好的红外反射能力。

  中,进而达到良好隔热降温效果为辐射隔热。由于辐射隔热是通过使抵达物体表面的辐射转化为热反射电磁波辐射到大气中而达到隔热的目的,因此,关键技术是制备具有高热发射率的涂料组成。研究表明,多种金属氧化物如Fe 2 O 3 、MnO 2 、Co 2 O 3 、CuO等掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点,因而广泛用作隔热节能涂料的填料。

  的一种方式。方法是利用耐高温并具有高辐射特性材料的外表面,将宇航器表面的气动热以辐射热的形式散向空间,以此来实现防热。优点是可以重复使用;缺点是不能承受很高的热流密度环境。

  ,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度,在一段时间内,通过1平方米面积传递的热量,单位为W/(m·K)。通常把导热系数较低的材料称为

  (我国国家标准规定,平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在0.05W/(m·K)以下的材料称为高效保温材料。

  对于同一物质构成的隔热材料,内部结构不同,或生产的控制工艺不同,导热系数也会存在很大差别。

  :对纤维材料而言,当热流方向平行于纤维方向时,材料的导热性能更好;而当热流方向垂直于纤维方向时,材料的隔热能力更好。